自動換刀裝置的夾爪

『壹』 數控機床的自動換刀裝置有哪些形式

各類數控機床的自動換刀裝置的結構取決於機床的形式、工藝范圍以及刀具的種類和數量等，主要可以分為以下幾種形式
①回轉刀架換刀
數控機床上使用的回轉刀架是一種最簡單的自動換刀裝置，根據加工對象的不同，可以設計成四方刀架和六角刀架等多種形式，分別安裝著四把、六把或更多的刀具，並按數控裝置的指令換刀。回轉刀架的結構上必須具有良好的強度和剛性，以承受粗加工時的切削抗力，由於車削加工精度在很大程度上取決於刀尖位置，而加工工程中對刀尖位置一般不進行人工調整，因此更有必要選擇可靠地定位方案和合理的定位結構，以保證回轉刀架在每次轉位之後，具有盡可能高的重復定位精度
回轉刀架的全部動作由液壓系統通過電磁換向閥和順序閥進行控制，他的動作分為四個步驟：刀架抬起。刀架轉位。刀架壓緊。轉位油缸復位
回轉刀架除了採用液壓缸驅動轉位和定位銷定位以外，還可以採用電機/馬氏機構轉位和鼠齒定位，以及其他轉位和定位機構。
②更換主軸頭換刀
在帶有旋轉刀具的數控機床中，更換主軸頭是一種比較簡單的換刀方式，主軸頭通常有卧式和立式兩種，而且常用磚塔的轉位來更換主軸頭，以實現自動換刀，在磚塔的各個主軸頭上，預先安裝有各工序所需要的旋轉刀具，當發出換刀指令時，各主軸頭依次的轉到加工位置，並接通主運動，使相應的主軸帶動刀具旋轉，而其他處於不加工位置上的主軸都與主運動脫開。
由於空間位置的限制，主軸部件的結構不可能設計的十分堅實，因為影響了主軸系統的剛度，為了保證主軸的剛度，主軸的數目必須加以限制，否則將會使結構尺寸大為增加。磚塔主軸頭換刀方式的主要優點在於省去了自動松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復雜的操作，從而提高了換刀的可能性，並顯著的縮短了換刀時間，但由於結構上的原因，磚塔主軸頭通常只適用於工序較少，精度要求不太敢的數控機床，如數控鑽床等。
③帶刀庫的自動換刀系統
帶刀庫的自動換刀系統由刀庫和刀具交換裝置如機械手等組成，目前他是多工序數控機床上應用最為廣泛的換刀方法
整個換刀過程較為復雜，首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標準的刀柄上，在機外進行尺寸育調整之後，按一定的方式放入刀庫，換刀時先在到庫中進行選刀，並由刀具交換裝置分別動刀庫和主軸上取出刀具，在進行刀具交換之後，將新道具裝入主軸，把就刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可安裝在主軸箱的側面或上方，也可作為單獨部件安裝的機床以外，並有搬運裝置運動刀具。
帶刀庫的自動換到數控機床主軸箱與磚塔主軸頭相比較，由於主軸箱內只有一個主軸，設計主軸部件時就有可能充分增強它的剛度，因而能夠滿足精密加工的要求，另外刀庫可以存放數量很大的刀具，因為能夠進行復雜零件的多工序加工，這樣就明顯的提高了機床的適應性和加工效率。所以帶刀庫的自動換刀裝置特別適用於數控鑽、銑、鏜床。但這種換刀方式的整個過程動作較多，換刀時間長，系統較為復雜，降低了工作可靠性。

『貳』 數控機床電動四方刀架自動換刀時的動作過程

自動換刀裝置的形式

自動換刀裝置是加工中心的重要執行機構，它的形式多種多樣，目前常見的有以下幾種。

1．回轉刀架換刀

數控機床使用的回轉刀架是最簡單的自動換刀裝置，有四方刀架、六角刀架，即在其上裝有四把、六把或更多的刀具。
回轉刀架必須具有良好的強度和剛度，以承受粗加工的切削力：同時要保證回轉刀架在每次轉位的重復定位精度。

圖1為數控車床六角回轉刀架，它適用於盤類零件的加工。在加工軸類零件時，可以用四方回轉刀架。由於兩者底部安裝尺寸相同，更換刀架十分方便。
回轉刀架的全部動作由液壓系統通過電磁換向閥和順序閥進行控制，它的動作分為4個步驟：

(1)刀架抬起 當數控裝置發出換刀指令後，壓力油由a孔進入壓緊液壓缸的下腔，活塞1上升，刀架體2抬起，使定位用的活動插銷10與固定插銷9脫開。同時，活塞桿下端的端齒離合器與空套齒輪5結合。

(2)刀架轉位 當刀架抬起後，壓力油從c孔進入轉位液壓缸左腔，活塞6向右移動，通過聯接板帶動齒條8移動，使空套齒輪5作逆時針方向轉動。通過端齒離合器使刀架轉過60º。活塞的行程應等於齒輪5分度圓周長的1/6，並由限位開關控制。

(3)刀架壓緊 刀架轉位之後，壓力油從b孔進入壓緊液壓缸上腔，活塞1帶動刀架體2下降。齒輪3的底盤上精確地安裝有6個帶斜楔的圓柱固定插銷9，利用活動插銷10消除定位銷與孔之間的間隙，實現反靠定位。刀架體2下降時，定位活動插銷10與另一個固定插銷9卡緊，同時齒輪3與齒圈4的錐面接觸，刀架在新的位置定位並夾緊。這時，端齒離合器與空套齒輪5脫開。

(4)轉位液壓缸復位 刀架壓緊之後，壓力油從d孔進入轉位液壓缸的右腔，活塞6帶動齒條復位，由於此時端齒離合器已脫開，齒條帶動齒輪3在軸上空轉。

如果定位和夾緊動作正常，推桿11與相應的觸頭12接觸，發出信號表示換刀過程已經結束，可以繼續進行切削加工。
回轉刀架除了採用液壓缸轉位和定位銷定位之外，還可以採用電動機帶動離合器定位，以及其他轉位和定位機構。

2．更換主軸頭換刀

在帶有旋轉刀具的數控機床中，更換主軸頭是一種簡單換刀方式。主軸頭通常有卧式和立式兩種，而且常用轉塔的轉位來更換主軸頭，以實現自動換刀。在轉塔的各個主軸頭上，預先安裝有各工序所需的旋轉刀具。當發出換刀指令時，各主軸頭依次地轉到加工位置，並接通主軸運動，使相應的主軸帶動刀具旋轉，而其他處於不加工位置上的主軸都與主運動脫開。

圖2為卧式八軸轉塔頭。轉塔頭上徑向分布著八根結構完全相同的主軸7，主軸的回轉運動由齒輪12輸入。當數控裝置發出換刀指令時，先通過液壓撥叉將移動齒輪3與齒輪12脫離嚙合，同時在中心液壓缸14的上腔通壓力油。由於活塞桿和活塞15固定在底座上，因此中心液壓缸14帶著由兩個推力軸承17和16支承的轉塔刀架體18抬起，離合器2和1脫離嚙合。然後壓力油進入轉位液壓缸，推動活塞齒條，再經過中間齒輪使大齒輪4與轉塔刀架體18一起回轉45º，將下一工序的主軸轉到工作位置。轉位結束後，壓力油進入中心液壓缸14的下腔，使轉塔頭下降，離合器2和1重新嚙合，實現了精確的定位。在壓力油的作用下，轉塔頭被壓緊，轉位液壓缸退回原位。最後，通過液壓撥叉移動齒輪3，使它與新換上的主軸齒輪12相嚙合。為了改善主軸結構的裝配工藝性，整個主軸部件裝在套筒5內，只要卸去螺釘10，就可以將整個部件抽出。主軸前軸承9採用錐孔雙列圓柱滾子軸承，調整時，先卸下端蓋6，然後擰緊螺母8，使內環做軸向移動，以便消除軸承的徑向間隙。

圖2 卧式八軸轉塔頭
1、2一離合器 3、4、12一齒輪 5一套筒 6一端蓋 7一主軸 8一螺母
9、16、17一軸承 10一螺釘 1l一推動桿 13一操縱桿 14一液壓缸 15一活塞 18一轉塔刀架體
為了便於卸出主軸錐孔內的刀具，每根主軸都有操縱桿13，只要按壓操縱桿，就能通過斜面推動桿11，頂出刀具。

轉塔主軸頭的轉位、定位和壓緊方式與鼠齒盤式分度工作台極為相似，但因為在轉塔上分布著許多回轉主軸部件，使結構更為復雜。

由於空間位置的限制，主軸部件的結構不可能設計得十分堅實，因而影響了主軸系統的剛度。為了保證主軸的剛度，主軸數目必須加以限制，否則將會使結構尺寸大為增加。

轉塔主軸頭換刀方式的主要優點在於省去了自動松夾、卸刀、裝刀、夾緊以及刀具搬運等一系列復雜的操作。從而提高了換刀的可靠性，並顯著地縮短了換刀時間。但由於上述結構上的原因，轉塔主軸頭通常只是用於工序較少、精度要求不太高的機床，例如數控鑽床等。

3．帶刀庫的自動換刀系統

帶刀庫的自動換刀系統由刀庫和刀具交換機構組成。首先把加工過程中需要使用的全部刀具分別安裝在標准刀柄上，在機外進行尺寸預調整後，按一定的方式放入刀庫中去。換刀時先在刀庫中進行選刀，並由刀具交換裝置從刀庫和主軸上取出刀具，在進行交換刀具之後，將新刀具裝入主軸，把舊刀具放回刀庫。存放刀具的刀庫具有較大的容量，它既可以安裝在主軸箱的側面或上方，也可作為單獨部件安裝到機床以外，並由搬運裝置運送刀具。

與轉塔主軸頭相比較，由於帶刀庫的自動換刀裝置數控機床主軸箱內只有一個主軸，設計主軸部件就有可能充分增強它的剛度，因而能滿足精密加工的要求。另外，刀庫可以存放數量很大的刀具，因而能夠進行復雜零件的多工序加工，這樣就明顯提高了機床的適應性和加工效率。所以帶刀庫的自動換刀裝置特別適用於數控鑽床、數控銑床和數控鏜床。

『叄』 加工中心的自動換刀裝置由什麼組成

，由主軸定向機構、主軸 松刀機構、刀庫升降機構、刀庫移動機構及刀庫組 成，其特回征在於：與彈答性夾頭，連接的杠桿，鉸連在主 軸箱上，且與裝連在立往上的凸輪塊工作時相接； 安裝在立柱上的曲桿與刀庫支架連接，且設置 在與主軸箱裝連的凸輪板上；與刀庫相連的擺動臂 裝在刀庫支架上，且設置在與立柱連接的凸輪 板

『肆』 換刀裝置中常用的雙臂機械手有哪幾種手爪結構他們在換刀過程中要完成那些基本動作

雙臂單爪換刀機械手和鏈式刀庫自動換刀裝置設計（自動換刀機械手設計） 加工中心是現代機械加工中用得最多的設備之一，
而自動換刀裝置作為加工中心的核心部件，一直處在不斷改進之中。
設計一台小型加工中心的刀庫及自動換刀裝置。
首先，主要針對目前機床上常用的幾種類型的刀庫（鼓盤式刀庫、鏈式刀庫、格子盒式刀庫等）進行了比較分析，
最終選用鏈式刀庫結構，
選擇伺服電機驅動，
採用蝸桿蝸輪裝置減速，
並完成了鏈條的選擇和鏈輪的設計計算。
另外，選擇雙臂單爪機械手結構，
對其運動作了詳細的分析，
最終將換刀運動分解為手臂的伸縮，
手架的伸縮和回轉三個動作。
全部採用液壓系統進行控制。
在合理選用液壓缸之後，
繪制出了液壓系統控制圖、
機械手動作原理圖，
基本完成了自動換刀裝置的設計工作。

『伍』 數控機床材料中有關自動回轉刀架的內容

數控機床自動回轉刀架綜述

摘要：數控機床是裝備製造業的基礎，振興裝備製造業首先要振興數控機床業。一個國家 數控機床業的水平已經成為衡量該國製造業水平、工業現代化程度和國家綜合競爭力的重要 標志，直接關繫到國家經濟建設和國防安全及戰略地位。而數控車床為了能在工件的一次裝 夾中完成工序加工，縮短輔助時間，減少多次裝夾所引起的加工誤差，必須帶有自動回轉刀 架。本文要對自動回轉刀架的總體結構、主要的傳動裝置，以及以PLC 和單片機為控制系統 等方面進行分析。並對自動回轉刀架的性能，要從實踐中的故障分析去了解，並且要提出合 理的解決方法。

關鍵字：數控車床 自動刀架 轉塔刀架 控制電路

0 前言 中國數控機床工業是以利用國際技術資源開始的，在摒棄了以前作為消費者和加工中歷者心 的被動形式下，現在已經發展到了國內企業在立足自主創新的同時開始涉及以利用國際資 源、增強國際競爭能力為主旨的國際投資。近十多年來，機床藉助於微電子、計算機技術 的飛速發展，正向著高精度、多功能、高速化、高效率、復合加工功能、智能化等方向邁進， 明顯地反映出時代的特徵。自動回轉刀架是數控車床的關鍵部件之它用來安裝各種切削加工 刀具，直接影響數控車床的切削性能和工作效率。自動回轉刀架是普遍採用的換刀方式，常 用方刀架和轉塔式回轉刀架數控車床用轉塔動力刀架為國際機床業刀架發展中一項主流應 用產品。現己廣泛被國內外立、卧式中心產品採用。經濟型數控車床都配有電動回轉刀架, 回 轉刀架除了必須具有良好的強度和剛度, 以承受粗加工的切削力和定位精度外, 同時通過 數控系統內置PLC 或獨立PLC 和控制電路完成回轉刀架的自動回轉及找刀定位的全部動作, 所以自動回轉刀架的PLC 程序設計對刀架的運行效率和穩定性具有重要的作用。

1 我國數控機床發展現狀及方向

中國數控機床工業是以利用國際技術資源開始的，在摒棄了以前作為消費者和加工中心 的被動形式下，現在已經發展到了國內企業在立足自主創新的同時開始涉及以利用國際資 源、增強國際競爭能力為主旨的國際投資。其目標主要是：獲取對方國際品牌效應、相應的 動態技術開發力量、國際市場銷售網路以及有效的經營管理體系；用以建立橋頭堡和櫥窗來 推介我方具有市場競爭力但又缺少外銷渠道的產品。如新瑞集團並購寧夏長城機床廠、常州 多棱機床廠；阿波羅集團並購長沙機床廠等。縱觀我國數控車床近幾年的發展並以第十屆中 國國際機床展覽會(CIMT2007)為例主要取得了以下幾點跨越

。發展方向從以下幾點敘述（1） 中國自主出安全的加工平台（2） 突破無芯化（3）五軸聯動數控技術更加成熟（4）即可供 應網路製造（5）復合加工技術（6）數控技術與國產大重型數控機悶爛猛床（7）進入世界高速高 精密數控機床生產國行列（8）進入全數控化螺旋齒錐齒輪銑齒機生產國行列（9）技術上可 靠性的問題有所緩解（10）中國數控系統產業的技術得到國外認可（11）我國數控技術目前 面臨的形勢；發展方向 （1）專業化生產是發展的方向（2）重視舊機床及生產線數控化改 造（3）以市場需求為導向，開發中高檔數控機床（4）重視復合型人才培養

2 數控螞橋刀架在數控機床中的地位及發展方向

數控機床是多品種小批量生產的高效自動化的技術群體, 它是把多工序加工、切削處 理、刀具磨損和測量等各種功能集為一體的自動化機床。隨著科學技術的迅猛發展, 各種數 控機床已經進入實用化階段, 成為生產現場的主力軍。在各種數控機床中，對數控車床來說, 無論是它的開發到利用, 無論是它的使用上的優良性能和價格均很可觀。在進入實用階段後, 實現了高可靠性、高速度和高效率。目前數控車床向數控車削中心發展, 而其中數控車床與 數控車削中心的一個重要組成部分是數控轉塔刀架。數控轉塔刀架的工作質量直接影響到數 控機床尤其是加工中心的質量。數控轉塔刀架的工作質量主要表現在換刀時間和故障率。加 工中心的故障率有 50 %以上與自動換刀裝置有關, 自動換刀裝置的投資常常占整台機床的 30%--50 %[ 5] 。為了相應降低整機的價格, 應在滿足使用條件的前提下, 盡量選擇結構簡 單和可靠性高的自動換刀裝置。發展方向從(1)刀架轉位時間最短, 且轉位準確。(2)刀架定 位精度高、動作迅速、穩定可靠。(3)可多刀夾持, 雙向轉位和任意刀位就近選刀。(4)應用 范圍廣, 維修方便等特點。

3 現代典型數控轉塔刀架的結構分析

液壓式這類刀架用液壓缸實現刀盤鎖緊，低速大扭矩液壓馬達驅動刀盤轉位。液壓缸可獲 得很大的鎖緊力，故刀架剛性很好。該機構適用於重負荷切削，且易雙向轉位就近換刀，大型 數控車床應用較多。

液壓機械式這類刀架用液壓缸鎖緊刀盤，轉位和預分度則用點電機通過機械傳動裝置實 現, 如槽輪機構。目前趨向採用動態性能較好的間歇凸輪轉位機構。

電動勢有以下幾種（1）單面凸爪鎖緊式是我國自行開發的小型產品刀盤主軸上固聯有 單向凸爪離合器的右半。電機經蝸輪傳動使主動凸爪(離合器左半)正向旋轉，兩個半離合器 結合，兩定位多齒盤覺分開嚙合，刀盤轉位。到位後反向旋轉，刀盤轉動被預分度機構

構的定位 銷阻止，由於凸爪斜面作用使離合器左右兩半分離，使刀盤右移實現定位鎖緊。（2）雙插銷 反靠式這類刀架以 T 形絲杠螺母機構產生鎖緊力。電機正轉時絲杠移動使兩多齒盤分離， 再由反靠盤及插銷帶動刀盤轉動到位，檢測裝置發訊時電機反轉，插銷向預分度糟反靠實現 預分度。由於另一端插銷斜面作用，反靠盤與之分離，電機繼續反轉則使絲杠連同刀盤反向位 移至多齒盤嚙合鎖緊。（3）雙向滾子端面凸輪鎖緊式類刀架採用正反方向均可實現轉位鎖 緊的滾子端面凸輪機構，能就近換刀

4 刀架整體結構和工作原理

4.1 結構設計

自動回轉刀架必須有很好的強度和剛性結構，可以承受切削抗力。它還需要有可靠的定 位和合理的結構，保證定位的精度。刀架的自動換刀功能由驅動電路和控制系統完成。本文 採用立式轉位刀架結構，因此選擇蝸桿副減速。蝸桿副傳動能夠改變運動方向，獲得傳動比 大，確保傳動的平穩性和高精度，整個裝置小巧靈活。其上刀體的鎖進玉定位機構選擇端面 齒盤，使上下刀體的配合面變成梯形端面齒。當刀架鎖緊時，上下端面齒嚙合，此時上刀體 無法繞刀架軸旋轉；進行換刀時電動機正轉，上刀體抬起，等到上下端面齒脫開，上刀體圍 繞中心軸轉動，實現轉位。本文選擇螺桿一螺母副使上刀體抬起，上刀體有內螺紋，電動機 帶動蝸桿繞中心軸轉動時，上刀體當作螺母轉動或者上下移動。當刀架鎖緊時，上下刀體的 端面齒嚙合，此時上刀體不和螺桿一起轉動，上刀體是向上移動的。當端面齒脫離時，上刀 體才和螺桿一起轉動。

4.2 換刀工作原理

電動機正轉→驅動蝸桿正轉→蝸輪正轉→蝸輪帶動連體的螺桿旋轉→螺桿上的螺母即 上刀體向上移動→上刀體與下刀體的定位齒分離→上刀體正轉→所選擇的刀到達工作位置 →開關接通→電動機反轉→蝸輪反轉→蝸輪帶動連體的螺桿旋轉→上刀體慣性作用沖過工 作位置→上刀體和蝸輪帶動連體螺桿相對旋轉→上刀體向下並反轉→上刀體和下刀體的定 位齒接觸→上刀體停止轉動並向下壓緊下刀體→電動機電流增大→電動機停電→上刀體完 成換刀。該系統存在的缺點是故障率高，特別是換刀時上刀架一直轉動停不下來等故障。 原 因是塔式罩內清乾爽並密封後仍然會進水，並不斷增加刀位置感測器開關接觸不良，此外， 原來的控制器使用了W 個小繼電器，也易造成其觸點接觸不良。經過改進實驗和經驗總結， 設計了全新控制系統。

5 自動回轉刀架控制系統

刀架的換刀過程通過PLC對控制刀架的所有I/O信號進行邏輯處理及計算, 實現刀架的 順序控制,

另外為了保證換刀能夠正確進行, 系統還要設置一些相應的系統參數來對換刀 過程進行調整。本設計採用西門子S7 -200 編程軟體進行程序設計。數控刀架換刀有兩種模 式, 一種是手動換刀, 另一種是通過T 指令進行自動換刀。手動換刀是指將機床調至手動狀 態, 通過刀位選擇按鍵進行目的刀位選擇，有的系統是利用波段開關的形式進行實現, 有的 系統是利用記數的形式來實現, 比如說通過檢測刀位選擇信號的狀態, 如果按下刀位選擇 按鍵, 計數器的數值會發生改變, 系統選擇也會發生相應的改變。也可以採用單鍵換刀, 一 個短促的按鍵可以換下一個刀位。T 指令換刀是直接通過編程刀號作為目的刀位進行換刀。 刀架電機順時針旋轉時為選刀過程, 逆時針旋轉時為鎖緊過程, 選刀監控時間和鎖緊監控 時間由PLC 定時器決定。

6 自動回轉刀架典型故障的分析與排除

對於刀架，要使其正常工作，均涉及到機械、電氣、控制系統等多方面的穩定、可靠 工作。刀架一旦出現某種故障現象，則可能是機械原因，也有可能是電氣、控制系統方面的 原因。因此，應根據不同故障類型，找准原因，准確迅速確定故障點，方能及時排除故障。 對於刀架，要使其正常工作，均涉及到機械、電氣、控制系統等多方面的穩定、可靠工作。 刀架一旦出現某種故障現象，則可能是機械原因，也有可能是電氣、控制系統方面的原因。 因此，應根據不同故障類型，找准原因，准確迅速確定故障點，方能及時排除故障。故障現 象一：刀架不能啟動（1）機械方面的原因1)刀架預緊力過大。2)刀架內部機械卡死。當從 蝸桿端部轉動蝸桿時，順時針方向轉不動，其原因是機械卡死。首先，檢查夾緊裝置反靠定 位銷是否在反靠棘輪槽內，若在，則需將反靠棘輪與螺桿連接銷孔回轉一個角度重新打孔連 接；其次，檢查主軸螺母是否鎖死，如螺母鎖死，應重新調整；再次，由於潤滑不良造成旋 轉件研死，此時，應拆開，觀察實際情況，加以潤滑處理。（2）電器方面的原因1)電源不 通、電機不轉。檢查溶芯是否完好、電源開關是否良好接通、開關位置是否正確。當用萬用 表測量電容時，電壓值是否在規定范圍內，可通過更換保險、調整開關位置、使接通部位接 觸良好等相應措施來排除。除此以外，電源不通的原因還可考慮刀架至控制器斷線、刀架內 部斷線、電刷式霍爾元件位置變化導致不能正常通斷等情況。2)電源通，電機反轉。可確定 為電機相序接反。通過檢查線路，變換相序排除。3)手動換刀正常、機控不換刀。此時應重 點檢查微機與刀架控制器引線、微機I／O 介面及刀

架到位回答信號。故障現象二：刀架連 續運轉、到位不停由於刀架能夠連續運轉，所以，機械方面出現故障的可能性較小，主要從 電氣方面檢查。1）檢查刀架到位信號是否發出，若沒有到位信號，則是發訊盤故障。此時 可檢查：發訊盤彈性觸頭是否磨壞、發訊盤地線是否斷路或接觸不良或漏接，是否需要更換 彈性片觸頭或重修，針對其線路中的繼電器接觸情況、到位開關接觸情況、線路連接情況相 應地進行線路故障排除。2）當僅出現某號刀不能定位時，則一般是由於該號刀位線斷路所 至。故障現象三：刀架越位過沖或轉不到位刀架越位過沖故障的機械原因可能性較大。主要 是後靠裝置不起征作用。1）檢查後靠定位銷是否靈活，彈簧是否疲勞。此時應修復定位銷 使其靈活或更換彈簧。2）檢查後靠棘輪與蝸桿連接是否斷開，若斷開，需更換連接銷。若 仍出現過沖現象則可能是由於刀具太長過重，應更換彈性模量稍大的定位銷彈簧。3）出現 刀架運轉不到位(有時中途位置突然停留)，主要是由於發訊盤觸點與彈性片觸點錯位，即刀 位信號膠木盤位置固定偏移所至。此時，應重新調整發訊盤與彈性片觸頭位置並固定牢靠。 4）若仍不能排除故障，則可能是發訊盤夾緊螺母松動，造成位置移動。

結語

近年來，世界傳統機床製造業強國正處於調整期。國內數控機床企業應抓住這一機遇， 從基本國情的角度出發，以國家的戰略需求和國民經濟的市場需求為導向，如注重機床的數 控改造以及功能部件的可靠性和專業化生產。並繼續通過並購海外先進企業或合資經營等方 式，加強國際合作，善借「外腦」助創薪提升自身技術水平。經濟型數控機床價格低適合我 國市場需要，是當前的主流產品。數控車床在工件一次裝夾中實現多工序加工，以減少誤差、 縮短時間， 而帶有自動回轉刀架。刀架要求具備很好的剛度和堅硬的強度、合理的結構等 使其能高精度重復定位。它通過驅動電路和控制系統實現其功能。自動回轉刀架在數控車床 中佔有極其重要的地位。在數控機床使用過程中，難免會出現各種故障，在日常故障中，我 們常見的是刀架類、主軸類、螺紋加工類、系統顯示類、驅動類、通信類等故障。而刀架故 障在其中佔有很大比例。維修數控機床結構和控制電路比較復雜。掌握一些數控設備維修技 術可以快速判斷故障所在，縮短維修時間，以降低維修成本。

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數控機床自動回轉刀架綜述
數控機床自動回轉刀架綜述

摘要：數控機床是裝備製造業的基礎，振興裝備製造業首先要振興數控機床業。一個國家 數控機床業的水平已經成為衡量該國製造業水平、工業現代化程度和國家綜合競爭力的重要 標志，直接關繫到國家經濟建設和國防安全及戰略地位。而數控車床為了能在工件的一次裝 夾中完成工序加工，縮短輔助時間，減少多次裝夾所引起的加工誤差，必須帶有自動回轉刀 架。本文要對自動回轉刀架的總體結構、主要的傳動裝置，以及以PLC 和單片機為控制系統 等方面進行分析。並對自動回轉刀架的性能，要從實踐中的故障分析去了解，並且要提出合 理的解決方法。

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關鍵字：數控車床 自動刀架 轉塔刀架 控制電路

0 前言 中國數控機床工業是以利用國際技術資源開始的，在摒棄了以前作為消費者和加工中心 的被動形式下，現在已經發展到了國內企業在立足自主創新的同時開始涉及以利用國際資 源、增強國際競爭能力為主旨的國際投資。近十多年來，機床藉助於微電子、計算機技術 的飛速發展，正向著高精度、多功能、高速化、高效率、復合加工功能、智能化等方向邁進， 明顯地反映出時代的特徵。自動回轉刀架是數控車床的關鍵部件之它用來安裝各種切削加工 刀具，直接影響數控車床的切削性能和工作效率。自動回轉刀架是普遍採用的換刀方式，常 用方刀架和轉塔式回轉刀架

『陸』 加工中心機械手換刀的工作原理

下面是以在螺栓數控銑床的自動換刀裝置中採用這種上機械手換刀的工作原理。

該機械手安裝在主軸的左側面，隨同主軸箱一起運動。機械手由機械手臂與45°的斜殼體組成。機械手臂1形狀對稱。固定在回轉軸4上，回轉軸與主軸成45°角，安裝在殼體3上，5為手臂托，可由氣壓缸帶動（圖中未標出），機械手有伸縮、回轉、抓刀、松刀等動作。

伸縮動作：氣壓缸（圖中未標出）帶動手臂托架5沿主軸軸向移動。

回轉動作：氣壓缸2中的齒條輪通過齒輪帶動回轉軸4轉動。從而實現手臂正向和反向180°的旋轉運動。

抓刀、松刀動作：機械手對刀具的夾緊和松開是通過氣壓缸6。碟形彈簧7及拉桿8、杠桿9、活動爪10來實現。碟形彈簧實現夾緊，氣壓缸實現松開。在活動爪中有兩個銷子11，當夾緊刀具時，插入刀柄凸緣的孔內，確保安全、可靠。

2)

機械手的自動換刀過程的動作順序

（a） （b） （c） （d）

圖4-6 換刀機械手的換刀過程

自動換刀裝置的換刀過程由選刀和換刀兩部分組成。

選刀即刀庫按照選刀命令（或信息）自動將要用的刀具移動到換刀位置，完成選刀過程，為下面換刀做好准備，換刀即是機械手把主軸上用過的刀具取下，將選好的刀具安裝在主軸之上。

換刀動作的大致過程為：

1)主軸箱回到最高處（z坐標零點），同時實現「主軸准停」。即主軸停止回轉並准確停止在一個固定不變的角度方位上，保證主軸端面的鍵也在一個固定的方位，使刀柄上的鍵槽能恰好對正端面鍵。

2)機械手抓住主軸和刀庫上的刀具。

3)把卡緊在主軸和發庫上的刀具松開

4)活塞桿推動機械手下行，從主軸和刀庫上取出刀具

5)機械手回轉180°，交換刀具位置，

6)將更換後的刀具裝入主軸和刀庫

7)分別夾緊主軸和刀庫上的刀具

8)機械手鬆開主軸和刀庫上的刀具

9)當機械手鬆開具後，限位開關發出「換刀完畢」的信號，主軸自由，可以開始加工或其他程序動作。

『柒』 快速自動換刀技術都有哪些結構裝置

除了在傳統換刀裝置的基礎上提高動作速度外，還出現了一些新方法和新結構換刀裝置。
（1）多主軸換刀
這種機床沒有傳統的刀庫和換刀裝置，而是採用多個主軸並排固定在主軸架上，一般為3～18個。每個主軸由各自的電動機直接驅動，並且每個主軸上安裝了不同的刀具。換刀時不是主軸上的刀具交換，而是安裝在夾具上的工件快速從一個主軸的加工位置移動到另一個裝有不同刀具的主軸，實現換刀並立即加工。這個移動時間就是換刀時間，而且非常短。由夾具快速移動完成換刀，省去了復雜的換刀機構。這種結構的機床和通常的加工中心結構已大不相同。不僅可以用於需要快速換刀的加工，而且可以多軸同時加工，適合在高效率生產線上使用。
（2）雙主軸換刀
加工中心有兩個工作主軸，但不是同時用於切削加工。一個主軸用於加工，另一個主軸在此期間更換刀具。但需要換刀時，加工的主軸迅速退出，換好刀具的主軸立即進入加工。由於兩個過程可以同時進行，換刀時間實際就是已經裝好刀具的兩個主軸的換位時間，使輔助時間減到最少，即機床切屑到切屑換刀時間達到最短。由於有兩個主軸，這種機床的刀庫和換刀機械手可以是一套，也可以是兩套。兩個主軸可以用1.0～1.5s的時間移動到加工位置並啟動加速到加工的最大速度。具體的交換時間取決於機床的尺寸。
（3）刀庫布置在主軸周圍的轉塔方式
這種方式，刀庫本身就相當於機械手，即通過刀庫拔插刀並採用順序換刀，使機床切屑到切屑換刀時間較短。這種方式如果要實現任意換刀，則就隨所選刀在刀庫的位置不同而存在時間長短不等，最遠的刀可能切屑到切屑換刀時間較長。因此，這種方式作為高速自動換刀裝置只能採用順序選刀的方式。
（4）多機械手方式
同樣，刀庫布置在主軸的周圍，但採用每把刀有一個機械手的方式使換刀幾乎沒有時間的損失，並可以採用任意選刀的方式。
根據高速機床新的結構特點設計刀庫和換刀裝置的形式和位置。例如，傳統的立式加工中心的刀庫和換刀裝置多裝在立柱一側：而高速加工中心則多為立柱移動的進給方式，為減輕運動件質量，刀庫和換刀裝置不宜再裝在立柱上。
採用新方法進行刀具快速交換。不用刀庫和機械手方式，而改用其它方式換刀。例如不用換刀，用換主軸的方法。
利用新開發的加工中心的主軸部件可作6自由度高速運動這一特點，讓主軸直接參與換刀過程，不僅可使刀庫配置位置靈活，而且可減少刀庫運動的自由度，顯著簡化刀庫和換刀裝置的結構。
適合於高速加工中心的刀柄。HSK刀柄質量輕，拔插刀行程短，可以使自動換刀裝置的速度提高。快速自動換刀裝置採用HSK空心短錐柄刀是發展的趨勢。

『捌』 數控機床的自動換刀裝置都有哪些方式

1、刀具交換方式
數控機床的自動換刀裝置中，實現刀庫與機床主軸之間傳遞和裝卸刀具的裝置稱為刀具交換裝置。刀具的交換方式和它們的具體結構對機床的生產率和工作可靠性有著直接的影響。
刀具的交換方式很多，一般可分為以下兩大類。
（一）無機械手換刀
無機械手換刀，是由刀庫和機床主軸的相對運動實現的刀具交換。換刀時，必須首先將用過的刀具送回刀庫，然後再從刀庫中取出新刀具，這兩個動作不可能同時進行，因此，換刀時間長。所示的數控立式鏜銑床就是採用這種換刀方式的實例。它的選刀和換刀由三個坐標軸的數控定位系統來完成，因此每交換一次刀具，工作台和主軸箱就必須沿著三個坐標軸作兩次來回運動，因而增加了換刀時間。另外，由於刀庫置於工作台上，減少了工作台的有效使用面積。
（二）機械手換刀
由於刀庫及刀具交換方式的不同，換刀機械手也有多種形式。因為機械手換刀有很大的靈活性，而且還可以減少換刀時間，應用最為廣泛。
在各種類型的機械手中，雙臂機械手全面地體現了以上優點，為了防止刀具掉落，各機械手的活動爪都必須帶有自鎖結構。雙臂回轉機械手的動作比較簡單，而且能夠同時抓取和裝卸機床主軸和刀庫中的刀具，因此換刀時間可以進一步縮短。雙臂回轉機械手，雖不是同時抓取主軸和刀庫中的刀具，但是換刀准備時間及將刀具送回刀庫的時間（圖中實線所示位置）與機械加工時間重合，因而換刀（圖中雙點劃線所示位置）時間較短。
2、機械手形式
在自動換刀數控機床中，機械手的形式也是多種多樣，常見的有以下幾種形式。
1、單臂單爪回轉式機械手
這種機械手的手臂可以回轉不同的角度來進行自動換刀，其手臂上只有一個卡爪，不論在刀庫上或是在主軸上，均靠這個卡爪來裝刀及卸刀，因此換刀時間較長。
2、單臂雙爪回轉式機械手
這種機械手的手臂上有兩個卡爪，兩個卡爪有所分工。一個卡爪只執行從主軸上取下「舊刀」送回刀庫的任務，另一個卡爪則執行由刀庫取出「新刀」送到主軸的任務。其換刀時間較上述單爪回轉式機械手要少。
3、雙臂回轉式機械手
這種機械手的兩臂上各有一個卡爪，兩個卡爪可同時抓取刀庫及主軸上的刀具，回轉180°後又同時將刀具放回刀庫及裝入主軸。這種機械手換刀時間較以上兩種單臂機械手均短，是最常用的一種形式。
4、雙機械手
這種機械手相當於兩個單臂單爪機械手，它們互相配合進行自動換刀。其中一個機械手從主軸上取下「舊刀」送回刀庫，另一個由刀庫中取出「新刀」裝入機床主軸。
5、雙臂往復交叉式機械手
這種機械手的兩手臂可以往復運動，並交叉成一定的角度。一個手臂從主軸上取下「舊刀」送回刀庫，另一個手臂由刀庫中取出「新刀」裝入主軸。整個機械手可沿某導軌直線移動或繞某個轉軸回轉，以實現由刀庫與主軸間的運刀工作。
6、雙臂端面夾緊式機械手
這種機械手只是在夾緊部位上與前幾種不同。前幾種機械手均靠夾緊刀柄的外圓表面來抓取刀具，這種機械手則是靠夾緊刀柄的兩個端面來抓取的。
3、機械手夾持結構
在換刀過程中，由於機械手抓住刀柄要作快速回轉，要作拔、插刀具的動作，還要保證刀柄鍵槽的角度位置對准主軸上的驅動鍵。因此，機械手的夾持部分要十分可靠，並保證有適當的夾緊力，其活動爪要有鎖緊裝置，以防止刀具在換刀過程中轉動脫落。機械手夾持刀具的方法有以下兩種。
（一）柄式夾持
柄式夾持，也稱軸向夾持或V形槽夾持。其刀柄前端有V形槽，供機械手夾持用，目前我國數控機床較多採用這種夾持方式。機械手手掌結構示意圖。它由固定爪及活動爪組成，活動爪可繞軸回轉，其一端在彈簧柱塞的作用下，支靠在擋銷上，調整螺釘以保持手掌適當的夾緊力，鎖緊銷使活動爪牢固地夾持刀柄，防止刀具在交換過程中松脫。鎖緊銷還可軸向移動，使活動爪放鬆，以便杈刀從刀柄V形槽中退出。
（二）法蘭盤式夾持
法蘭盤式夾持，也稱徑向夾持或碟式夾持。刀柄的前端有供機械手夾持的法蘭盤。採用法蘭盤式夾持的優點是：當採用中間搬運裝置時，可以很方便從一個機械手過渡到另一個輔助機械手上去。對於法蘭盤式夾持方式，其換刀動作較多，不如柄式夾持方式應用廣泛。
4、自動換刀動作順序
由於自動換刀裝置的布局結構多種多樣，其換刀過程動作順序會不盡相同。下面分別以常見的雙臂往復交叉式機械手和鉤刀機械手為例用動作分圖加以說明。
（一）雙臂往復交叉式機械手的換刀過程
（1）開始換刀前狀態。主軸正用T05號刀具進行加工，裝刀機械手已抓住下一工步需用的T09號刀具，機械手架處於最高位置，為換刀做好了准備；
（2）上一工步結束，機床立柱後退，主軸箱上升，使主軸處於換刀位置。接著下一工步開始，其第一個指令是換刀，機械手架回轉180o轉向主軸。
（3）卸刀機械手前伸，抓住主軸上已用過的T05號刀具。
（4）機械手架由滑座帶動，沿刀具軸線前移，將T05號刀具從主軸上拔出。
（5）卸刀機械手縮回原位。
（6）裝刀機械手前伸，使T09號刀具對准主軸。
（7）機械手架後移，將T09號刀具插入主軸。
（8）裝刀機械手縮回原位。
（9）機械手架回轉180o，使裝刀、卸刀機械手轉向刀庫。
（10）機械手架由橫梁帶動下降，找第二排刀套鏈，卸刀機械手將T05號刀具插回P05號刀套中。
（11）刀套鏈轉動把在下一個工步需用的T46號刀具送到換刀位置,機械手一降,找第三排刀鏈,由裝刀機械手將T46號刀具取出。
（12）刀套鏈反轉，把P09號刀套送到換刀位置，同時機械手架上升至最高位置，為再下一工步的換刀做好准備。
（二）鉤刀機械手的換刀過程
作為最常用的一種換刀形式，換刀一次所需的基本動作如下。
1）抓刀。手臂旋轉90?，同時抓住刀庫和主軸上的刀具。
（2）拔刀。主軸夾頭松開刀具，機械手同時將刀庫和主軸上的刀具拔出。
（3）換刀。手臂旋轉180?，新舊刀具更換。
（4）插刀。機械手同時將新舊刀具分別插入主軸和刀庫，然後主軸夾頭夾緊刀具；
（5）復位。轉動手臂，回到原始位置。

『玖』 立式加工中心自動方式抓不住刀，手動管用。是哪裡故障

一般情況下是2種
1硬體有問題，三抓啊壞了等這個需要廠家過來人了。
2軟體，系統出錯或者認為參數改動了。需要廠家或者參照系統說明書進行修理。
一般3抓換刀流程是
1機床Z值回參考點,同時機床主軸轉動接著定轉！（每次都轉到同一個位置上）
2下刀接著抓刀
3機床吐氣然後3抓下移動。
4三抓轉回
5裝刀
6機床吸氣鎖住刀具。
如果機床定轉位置不對可以參照說明書可以改動解決。